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物理学报
中国物理学会，中国科学院物理研究所
物理学报

中国物理学会，中国科学院物理研究所

欧阳钟灿

半月刊

1000-3290

wulixb@aphy.iphy.ac.cn

010-82649294

100190

北京603信箱

物理学报/Journal Acta Physica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>刊登物理学科各领域中原创性成果的前沿研究综述、研究快讯及研究论文。该刊以论文水平高、创新性强，发表速度快的特点，受到国内外物理学工作者的高度重视，被国际著名的SCI等17种核心检索系统收录。2004年在SCI数据库中，影响因子为1.250。该刊被引频次已连续5年居中国物理类期刊第一位，已达到国际期刊的中上水平。在中信所数据库中，该刊被引频次和影响因子已连续7年居中国物理类期刊第一位，曾多次被评为中国科学院优秀期刊一等奖，荣获首届、第二届、第三届国家期刊奖，2001年荣获中国期刊方阵“双高”（高知名度，高学术水平）期刊和2001，2002，2003，2004，2005年百种中国杰出学术期刊奖。　　　 欢迎各省、市、县图书情报界、科技教育界、高科技企业界及广大物理学工作者订阅。
正式出版
收录年代

    氧化钪(Sc2O3)的热漫散射强度解析

    王瑞刚刘泽朋香莲孙勇...
    104-111页
    查看更多>>摘要：热漫散射分析在凝聚态物理和材料科学研究中具有巨大潜力与实用性.氧化钪(Sc2O3)独特的物理化学性质,使其具有较高的研究和应用价值.在室温 26℃下对Sc2O3 进行了X射线衍射实验.其热漫散射强度呈明显的振动形状,将Sc2O3 的全衍射背底强度方程展开,并计算热漫散射强度的理论值,直至计算到第 14近邻原子(r为 0.3816 nm)全衍射背底强度图谱.将理论值与实验值拟合,得到了最近邻原子至第 7近邻原子所对应的原子间热振动相关效应值μ,最近邻原子到第 7近邻原子距离r的值分别为 0.2067,0.2148,0.2161,0.2671,0.2945,0.3229和 0.3265 nm,所对应的原子间热振动相关效应值μ分别为 0.64,0.63,0.62,0.61,0.60,0.58和 0.57.研究发现Sc2O3 热漫散射强度大小与原子的热振动密切相关,对热漫散射强度振动形状影响最大的是第 7近邻原子Sc1-Sc2 间的热振动相关效应μ,原子间热振动相关效应值μ对研究材料的力热性质提供很重要的参数,为下一步计算比热和原子间力常数打下基础,其对于材料的力热方面的用途与发展有着至关重要的作用.

    Sc2O3热漫散射原子间热振动相关效应值

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    非互易拓扑光子学

    王子尧陈福家郗翔高振...
    112-126页
    查看更多>>摘要：拓扑光子学的提出与发展为从根本物理原理上解决传统光学器件易受干扰的问题提供了新思路,基于拓扑保护的新型鲁棒光场调控极大地提高了光学器件的传输效率和稳健性.其中,基于时间反演对称性破缺的非互易拓扑光子学及其手性拓扑态是拓扑光子学的重要分支,其拓扑特性由非零陈数或陈矢量表征,表现出超越互易拓扑光子学的严格拓扑保护鲁棒性.本综述将重点介绍非互易拓扑光子学在探索新奇物理现象(手性/反手性边界态、反常非互易拓扑边界态、三维光学陈绝缘体、磁性外尔光子晶体等)和构建非互易鲁棒拓扑光学器件(单向光波导、宽带慢光延迟线、任意形状拓扑激光器、大轨道角动量相干光源等)等方面取得的显著成果.最后对非互易拓扑光子学的发展现状、潜在挑战以及可能取得的突破进行了展望.

    拓扑光子学非互易拓扑光子学光学陈绝缘体非互易拓扑器件

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    基于纳米金属阵列天线的石墨烯/硅近红外探测器

    张逸飞刘媛梅家栋王军转...
    127-134页
    查看更多>>摘要：金属纳米颗粒低聚体不仅具有等离激元共振效应实现光场亚波长范围内的局域化和增强,还可以通过泄漏光场相互干涉实现法诺共振和连续态中的束缚态,从而使得电磁场更强的局域和增强.本文采用金纳米低聚体超构表面作为石墨烯/硅近红外探测器的天线,实现了光响应度 2倍的增强;通过调节纳米金属低聚体间夹角,发现当该夹角为 40°时,光电流达到最大值,对应法诺共振最大的透射率,此时天线不仅汇聚光场能量还定向发射给探测器;当该夹角为 20°时,光电流出现一个低谷,此时能量局域于低聚体内,金属损耗减弱了等离激元增强效果.该工作通过时域有限差分法仿真和实验相结合研究了低聚体超构表面光电耦合效率的动态过程,为提高光电探测效率提供了一种重要的途径.

    纳米天线等离激元硅近红外探测器石墨烯

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    基于多尺度特征增强的合成孔径光学图像复原

    张银胜童俊毅陈戈单梦姣...
    135-147页
    查看更多>>摘要：受物理孔径大小和光线散射等影响,合成孔径光学系统成像因通光面积不足和相位失真而出现降质模糊.传统合成孔径光学系统成像复原算法对噪声敏感,过于依赖退化模型,自适应性差.对此提出一种基于生成对抗网络的光学图像复原方法,采用U-Net结构获取图像多级尺度特征,利用基于自注意力的混合域注意力提高网络在空间、通道上的特征提取能力,构造多尺度特征融合模块和特征增强模块,融合不同尺度特征间的信息,优化了编解码层的信息交互方式,增强了整体网络对原始图像真实结构的关注力,避免在复原过程中被振铃现象产生的伪影干扰.实验结果表明,与其他现有方法相比,该方法在峰值信噪比、结构相似性和感知相似度评估指标上分别提高了1.51%,4.42%和5.22%,有效解决合成孔径光学系统成像结果模糊退化的问题.

    图像处理合成孔径多尺度特征融合

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    基于亥姆霍兹共振的超薄弧形声学超表面地毯斗篷

    隋玉梅何兆剑毕仁贵孔鹏...
    148-154页
    查看更多>>摘要：利用局部相位补偿调制的方式设计了一种超薄的弧形声学超表面地毯隐身斗篷.该斗篷由 52个亥姆霍兹空腔共振结构单元组成,且结构单元厚度小于波长的 0.2倍.数值模拟结果显示:文中所设计的隐身斗篷在深亚波长范围内隐身效果良好,其工作频宽为 5850-7550 Hz.进一步探究声波斜入射时地毯斗篷的工作效果,发现在 30°的入射角范围内都具有良好的隐身效果.此外,利用余弦相似度(cosine similarity,CSI)函数精确量化分析了该隐身斗篷的工作性能,计算结果展示,在斗篷工作的带宽范围内,覆盖斗篷后的CSI值趋近于无斗篷覆盖地面的CSI值,展示了其在的良好隐身性.本文所设计的斗篷均以超薄的亥姆霍兹共振结构为组成单元,结构简单,易于实现,有利于未来的实际应用.

    声学超表面广义Snell定律超薄结构地毯斗篷

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    微通道中一类生物流体在高Zeta势下的电渗流及传热特性

    慕江勇崔继峰陈小刚赵毅康...
    155-166页
    查看更多>>摘要：在高壁面Zeta势下,研究滑移边界条件下满足牛顿流体模型的一类生物流体的电渗流动及传热特性,流体在外加电场、磁场和焦耳加热共同作用下流动.首先,在不使用Debye-Hückel线性近似条件时,利用切比雪夫谱方法给出非线性Poisson-Boltzmann方程和流函数满足的四阶微分方程及热能方程的数值解,将所得结果与利用Debye-Hückel线性近似所得结果进行比较,证明本文数值方法的有效性.其次,讨论电磁环境下壁面Zeta势、哈特曼数H、电渗参数m、滑移参数β对流动特性、泵送特性和捕获现象的影响,并探究焦耳加热参数γ和布林克曼数Br等参数对传热特性的影响.结果表明,壁面Zeta势、电渗参数m、滑移参数β的增大对流体速度有促进作用,而哈特曼数H的增大会抵抗流体流动.研究进一步表明,焦耳加热参数γ和布林克曼数Br的增大会导致温度升高.

    电渗流传热特性高Zeta势切比雪夫谱方法

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    基于极限梯度提升的完美匹配单层智能算法实现航空瞬变电磁问题高效吸收

    冯乃星王欢朱子贤董纯志...
    167-175页
    查看更多>>摘要：对于航空瞬变电磁的低频探地问题,除了精度和效率需要考虑,深地探测问题的复杂度也不容忽视,特别是对于低频复杂问题存在异常体与背景间的多尺度效应.为了模拟开域问题,有限厚度区域的完全匹配层被用于截断计算域,然而这也无形中增大了整个模型,造成计算复杂度增加.鉴于此,提出了一种新的基于极限梯度提升(extreme gradient boosting,XGB)的完美匹配单层模型,并将该模型集成到时域有限差分求解器中,以进一步提高时域有限差分仿真的性能.所提出的基于XGB的完美匹配单层模型通过特征注意力集成学习方法可以获得更高的精度,同时占用更少的内存、消耗更少的时间.此外,由于该模型依托于传统机器学习模型,因此它在模型训练的稳定性和轻量级方面具有显著的优势.最后,通过对航空瞬变电磁应用进行三维数值模拟,验证了该方法的有效性和稳定性.该模型不仅在精度、效率和问题复杂性方面具有优势,而且还可以成功地集成到时域有限差分求解器中,解决低频航空瞬变电磁问题.

    极限梯度提升完美匹配单层机器学习时域有限差分

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    HL-2A装置高βN双输运垒实验的集成分析

    李正吉陈伟孙爱萍于利明...
    176-183页
    查看更多>>摘要：HL-2A托卡马克装置在中性束加热条件下获得了稳定的归一化环向比压(βN)大于 2.5的等离子体,并且实现了瞬态βN = 3.05、归一化密度(ne,l/ne,G)∼0.6、储能(WE)∼46 kJ和高约束因子(H98)∼1.65的高约束性能.本文使用集成模拟平台OMFIT对βN = 2.83和βN = 3.05时刻的等离子体进行了集成模拟,计算得到的WE,ne,l/ne,G,H98和βN等与实验参数基本一致,并通过计算发现两种情况下自举电流份额(fBS)分别约达到45%和 46%.此外,还进一步分析了HL-2A装置形成离子温度内部输运垒(ITB)的原因:快离子和E×B剪切流使得芯部湍流输运被抑制,改善了约束,从而形成了离子温度ITB.离子温度的ITB与H模边缘输运垒相互协同形成了高βN的等离子体.

    HL-2A高βNOMFIT集成模拟快离子内部运垒

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    基于超级电容器的充放电电路系统研制及其在EAST限制器探针测量中的应用

    张问博刘少承廖亮魏文崟...
    184-195页
    查看更多>>摘要：EAST限制器探针安装在低场侧限制器,在环向上共有两个阵列,可以同时工作在悬浮电位测量、离子饱和流测量和扫描单探针模式.当朗缪尔静电探针运行在离子饱和流测量模式时,需要为其提供稳定的偏压.本文采用大容量电容器为探针提供偏压,相比于其他磁约束聚变装置上使用的 9V干电池组,大容量电容器具有电压设置灵活、易于维护和环保等优点.为此,研发和测试了整套超级电容器的充放电控制电路.本文还基于Python语言开发了超级电容器充放电控制电路的控制软件,通过该软件可以实现对电路的远程控制和自动控制.经实验测试,电容器充放电控制电路可以在长脉冲放电条件下为探针输出稳定的偏压,适用于磁约束聚变的复杂电磁环境.通过将超级电容器充放电控制电路应用于EAST限制器探针诊断,测量了2.45 GHz和 4.6 GHz两种低杂波加热条件下刮削层等离子体离子饱和流、悬浮电位、电子温度和密度等特征参数的三维分布,发现 2.45 GHz低杂波加热时刮削层电子密度较高,而双波协同加热时刮削层电子密度最高.这一系列测试与物理实验充分验证了超级电容器充放电控制电路的可靠性和稳定性.

    朗缪尔探针超级电容器磁约束聚变等离子体托卡马克

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    向列相液晶分子结构与黏度关系研究及BPNN-QSAR模型建立

    陈红梅李世伟李凯靖张智勇...
    196-206页
    查看更多>>摘要：用于光学、微波通信调谐等器件的向列相液晶材料需要具备高响应速度来实现应用需求.液晶器件响应速度与液晶的旋转黏度、液晶的双折射率等因素相关.微波器件用向列相液晶,常采用大π-电子共轭体系、大极性基团来提高液晶分子的双折射率和介电各向异性,实现宽相位调制量,也因此增大了液晶材料黏度,影响了微波器件的响应速度.本文以液晶黏度因素为主线,对本课题组设计合成的 42种向列相液晶在 25℃时的黏度用旋转流变仪进行测试,从液晶化合物的结构角度分析影响液晶黏度的因素.首次建立向列相液晶分子结构与黏度的BPNN-QSAR定量构效模型,模型测试组预测值跟真实值之间的相关系数q2 = 0.607>0.5,说明模型可用于液晶化合物的黏度性能预测,并对影响黏度性能的分子结构描述符进行了探讨.从实际应用出发结合本课题研究,设计了两个系列 7个大双折射率液晶分子,BPNN模型测试黏度量度小于同类型分子,实验测试值与模型测试值相近.

    向列相液晶黏度分子结构定量构效关系

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